第06章稳定同位素地球化学01

1、P=6N=6P=6N=7Carbon-12Carbon-13OxygenH2O16O 8 protons 8 neutrons16O+18O+ 8 protons10 neutrons810a)与核合成有关的过程与核合成有关的过程b)与放射性衰变有关的过程与放射性衰变有关的过程c)同位素分馏同位素分馏13C and 12C abundancesIsotope Half LifeC-1120.3 minutesC-12StableC-13StableC-145730 yearsC-152.5 secondsIsotopeAbundanceHydrogen99.9844%Deuterium0.01

2、56%Nitrogen-1499.64Nitrogen-150.36Oxygen-1699.763Oxygen-170.0375Oxygen-180.1995SulfurPhosphorousElementIsotopeAbundanceStandardHydrogen1H2H0.9998440.000156Standard Mean Ocean WaterCarbon12C13C0.988890.01111Pee Dee BelemniteNitrogen14N15N0.996340.00366AirOxygen16O17O18O0.997550.000390.00206SMOW or PD

3、BSulphur32S33S34S36S0.94930.00760.04290.0002Canyon DiabloTroiliteCalcium40Ca42Ca43Ca44Ca46Ca48Ca0.969410.006470.001350.020860.000040.00187NIST 915a (CaF2) RRreactantproduct18water-vapour1816water1816vapourO( O/ O)( O/ O)18181618161816OOOOOOOsamplesamplereferencereferencemmm(/)(/)(/)181816181611000OO

4、OOOsamplesamplereference(/)(/) VSMOW5.千分分溜（1000ln）和同位素分溜值BABABAln1000BABABAln1000BABABAln1000物理效应热力学效应动力学效应b)b)同位素交换反应分类：同位素交换反应分类：同位素分子变种之间的歧化反应：同种化学分子的不同同位素分子变种之间的歧化反应：同种化学分子的不同同位素分子间的交换同位素分子间的交换H2+D22HD；H2OD2O2HDO简单的同位素交换：同位素在不同分子间的交换简单的同位素交换：同位素在不同分子间的交换DCl+HBrHClDBr复杂的同位素交换：在不同的分子间进行反应，每种分复杂的同位

5、素交换：在不同的分子间进行反应，每种分子又因歧化反应，又有不同的同位素分子。子又因歧化反应，又有不同的同位素分子。如氨（如氨（NH3、NH2D、NHD2）与水（）与水（H2O、HDO、D2O）c)同位素交换反应的特点同位素交换反应是可逆的反应前后的分子数和化学组成都不发生改变，只有同位素浓度在组分间发生改变；同位素交换反应的热效应小，比化学反应的热效应小2-4个数量级，因此，同位素交换反应基本是恒温下进行的；平衡常数（K)是温度的常数，但由于热效应趋于0，平衡常数变化很小，当T趋于无穷大时，K1。O)(H)O(CO)(H)O(CKOHO1/2COHO1/2C1821/22161621/2218

6、162218182216d.平衡常数和分溜系数的计算v根据同位素交换反应的同位素分子浓度计算v热力学方程计算 lnKG/RTO)(H)O(CO)(H)O(CKOHO1/2COHO1/2C1821/22161621/2218162218182216 核过程光化学反应放电或激电作用Temperature dependence of 方程：1000 ln = a(106/T2) + b(103/T) + cT 为绝对温度, a, b, 和c 为常数. 矿物对共生 矿物对化学和同位素达到平衡 矿物对的选取，常见的、在较大的温度和压力下稳定、成分简单 矿物对分溜大，分溜系数越大越好 分溜方程和曲线要准确

7、矿物对的同位素温度计参数矿物（对）AB石英-水3.38-3.40白云母-水2.38-3.89磁铁矿-水-1.59-3.60方解石-水2.78-3.40硬石膏-水3.878-3.40石英-白云母2.20-0.60辉石-橄榄石1.240辉石-石榴石0.2001)/()/(1618161818standardsampleOOOOO造岩矿物富集18O顺序石英白云石硬石膏碱性长石方解石白榴石霞石蓝晶石钙长石海绿石十字石石榴石普通辉石角闪石黑云母18O降低橄榄石榍石氧同位素异常-60-50-40-30-20-10010-60-50-40-30-20-10010RI_SaharaCL_SaharaGuan

8、et al, 2000Fagan et al, 2001Oxygen isotopes of Sahara 97159 inclusionsTFCCAMPOR18O ( )17O ( )-80-70-60-50-40-30-10.0-9.0-8.0-7.0-6.0-5.0-4.018O() D( )2001-11-282002-1-232002-3-222002-5-302002-8-32002-9-25GMWL-2-1012010203040Calendar Age (ka B.P.) 18OPDB (%o) 13CPDB (%o)G. sacculiferG. menardiiSS 3104GComparison with other high resolution recordlComparison of rainfall record from the Gupteswar and the varve sediments from east Arabian sea (von Rad et al 1999).Log varve thickness0.60.81.